探析锂电池用正负极集流体类别及工艺流程

组成锂离子电池的四大首要部分是正极资料、负极资料、隔离膜和电解液。可是，除了首要的四大部格外，用来存放正负极资料的集流体也是锂电池的重要组成部分。今日咱们就来聊聊锂电池正负极集流体资料。

一、集流体根本信息

关于锂离子电池来说，通常运用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔，为了确保集流体在电池内部稳定性，二者纯度都要求在98%以上。跟着锂电技能的不断开展，无论是用于数码产品的锂电池仍是电动汽车的电池，咱们都希望电池的能量密度尽量高，电池的分量越来越轻，而在集流体这块最首要便是降低集流体的厚度和分量，从直观上来削减电池的体积和分量。

1

锂电用铜铝箔厚度要求

跟着近些年锂电迅猛开展，锂电池用集流体开展也很快。正极铝箔由前几年的16um降低到14um，再到12um，现在现已不少电池出产厂家现已量产运用10um的铝箔，甚至用到8um。而负极用铜箔，因为自身铜箔柔韧性较好，其厚度由之前12um降低到10um，再到8um，到现在有很大部分电池厂家量产用6um，以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能运用的。因为锂电池关于运用的铜铝箔纯度要求高，资料的密度根本在同一水平，跟着开发厚度的降低，其面密度也相应降低，电池的分量自然也是越来越小，契合咱们关于锂电池的需求。

2

锂电用铜铝箔外表粗糙度要求

关于集流体，除了其厚度分量对锂电池有影响外，集流体外表功能对电池的出产及功能也有较大的影响。尤其是负极集流体，因为制备技能的缺陷，市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。这种双面结构不对称导致负极双面涂层触摸电阻不对称，进而使双面负极容量不能均匀开释;一起，双面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致，是的双面负极涂层充放电循环寿数严峻失衡，进而加速电池容量的衰减。

同理，正极铝箔也尽量向双面对称结构开展，可是现在受到铝箔制备工艺的影响，首要仍是用单面光铝箔。因为铝箔根本都是由厚度较大的铝锭轧制而成，在轧制过程中需求操控铝锭与轧辊的触摸，所以一般都会对铝箔外表进行添加润滑剂，来维护铝锭和轧辊，而外表的润滑剂对电池极片有必定的影响，因此，对铝箔来说，外表除润滑剂也是关键要素。

3

为什么负极用铜箔，正极用铝箔?

一是铜铝箔导电性好，质地软，价格便宜。咱们都知道，锂电池工作原理是将化学能转化为电能的一种电化学装置，那么在这个过程中，咱们需求一种介质把化学能转化的电能传递出来，这里就需求导电的资料。而在普通资猜中，金属资料是导电性最好的资料而在金属资料里价格便宜导电性又好的便是铜箔和铝箔。一起，在锂电池中，咱们首要有卷绕和叠片两种加工方式。

相关于卷绕来说，需求用于制备电池的极片具有必定的柔软性，才干确保极片在卷绕时不产生脆断等问题，而的金属资猜中，铜铝箔也是质地较软的金属。最终便是考虑电池制备成本，相对来说，铜铝箔价格相对便宜，世界上铜和铝元素资源丰富。

二是铜铝箔在空气中也相对比较稳定。铝很简略跟空气中的氧气产生化学反响，在铝外表层生成一层细密的氧化膜，阻止铝的进一步反响，而这层很薄的氧化膜在电解液中对铝也有必定的维护效果。铜在空气中自身比较稳定，在枯燥的空气中根本不反响。

三是锂电池正负极电位决议正极用铝箔，负极用铜箔，而非反过来。正极电位高，铜箔在高电位下很简略被氧化，而铝的氧化电位高，且铝箔表层有细密的氧化膜，对内部的铝也有较好的维护效果。

二、集流体类别及制备工艺流程

1

铜箔品种

依据铜箔制备办法，首要有压延铜箔和电解铜箔两种。电池发明的早期，因为铜箔制备工艺设备技能等的约束，首要运用成本较高的压延铜箔，压延铜箔(RolledCopperFoil)是将铜板通过屡次重复辊轧而制成的原箔(也叫毛箔)，依据要求进行粗化处理。

解铜箔(ElectrodePositedcopper)是将铜先经溶解制成溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的效果下，电沉积而制成原箔，然后依据要求对原箔进行外表处理、耐热层处理及防氧化处理等一系列的外表处理。电解铜箔不同于压延铜箔，电解铜箔双面外表结晶形态不同，紧贴阴极辊的一面比较润滑，称为光面;另一面呈现凹凸形状的结晶组织结构，比较粗糙，称为毛面。

2

铜箔制备工艺流程

(1)压延铜箔制备流程

压延铜箔是将铜板通过屡次重复辊轧，而且进行必定温度的退火，反复酸洗轧制而成的。铜箔轧制工艺参数操控严厉，对设备及工艺操控的要求很高，现在首要是日本在出产，少量用于锂电池上。

(2)电解铜箔制备流程

电解铜箔是将铜溶解制成溶液，在特制的溶解容器中将硫酸铜电解液在直流电的效果下，电沉积而制成原箔，然后依据要求对原箔进行外表处理、耐热层处理及防氧化处理等一系列的外表处理。

相比较压延铜箔，电解铜箔的制备相对简略，设备要求相对简略，成本相对较低。锂离子电池用铜箔大部分运用电解铜箔作为负极基材。

电解铜箔在制备的过程中，因为铜箔在电解时是依靠含铜电解液在钛辊上生箔的，所以铜箔在靠近钛辊面是润滑的，称作光面;另一面是凸凹不平的结晶组织面，是相对较粗糙的，称作毛面。

在电解铜箔制备过程中需求操控电解液温度、电解液浓度、添加剂含量以及生箔时电解液的流速等要素。关于锂电用电解铜箔，前期制箔过程中操控的要素会影响到铜箔自身的纯度、厚度/分量均匀性、强度和延伸率等功能。电解铜箔通过电解生成后的厚度一般便是出产厂家需求的厚度，后期需求对铜箔外表进行清洗处理，除去外表残留的电解液，外表抗氧化处理以及枯燥处理。在这过程中，外表处理的成都直接影响着铜箔外表光洁度，以及铜箔外表的张力问题。

外表处理后需求契合锂电用铜箔涂覆要求，过于润滑涂覆效果差，过于粗糙对电池功能均一性有影响，一起，外表处理后铜箔的外表张力关于后期铜箔的分切效率及电池制备工序起着很重要的效果。

铜箔外表处理完成后就需求分切，分切成锂电厂家需求的宽度和长度。关于大量运用铜箔基材的厂家，希望铜箔宽度合适，铜箔长度在可转移规模内长度越长越好，这样能够提高批量出产效率，降低出产成本。可是现在因为受到制箔设备和分切设备等的影响，铜箔长度一般都在2500m规模以内。

3

铝箔品种

铝箔首要以轧制的办法制备而成，其分类办法首要是依照杂质品种及含量分类，锂电用铝箔首要有1系、3系和8系铝箔，分别是工业纯铝、铝锰系及铝与其他不常见元素。

4

铝箔的制备工艺流程

铝箔出产首要是通过将铝箔胚料通过屡次轧制屡次热处理轧制成需求的厚度。在这个过程中首要有粗轧和精轧两道工序，精轧后会对铝箔进行外表处理，最终将铝箔分切成锂电厂家需求的宽度和长度，在这个过程中也需求很好的操控铝箔的张力。

一般锂电池用铝箔出产厂家运用上游供货商供给的铝锭进行轧制，所以铝锭的成分根本已定，后期对铝箔的强度延伸率的需求都是通过操控轧制压力和操控热处理工艺来实现的。铜箔首要供货商跟着电子产品的不断开展，全球对锂电池的依赖越来越激烈，对锂离子电池资料的需求也越来越多，随之带来的更多的资料供货商。负极集流体铜箔的供货商也从国外逐渐转向国内。关于全球而言，铜箔供货商首要散布在亚洲地区，首要有日本的三井金属、日本动力、古河电工、福田金属和日光资料等，还有韩国榜首大厂日进公司，以及台湾的长春铜箔和南亚塑胶。全球最大铜箔厂是三井金属，散布于日本、台湾、美国、法国和马来西亚各地。中国国内供货商首要有上海金宝、广东梅县梅雁电解铜箔、灵宝华鑫铜箔、中科英华高技能、惠州联合铜箔以及其他一些较小的厂商，首要是出产电解铜箔。国内铜箔产品产量相对较低，一般不能彻底满意锂电池厂商的需求，需求从国外进口部分产品，一起国内也缺少中高端铜箔，比方高强度高韧性、超薄铜箔。

5

铝箔首要供货商

铝箔供货商相对较少，国内首要有福来顺、杭州五星、华西铝业、南南铝业、四方达公司、中南铝业、上海美铝以及深圳市振鑫箔电子包装资料等供货商。国外也是首要集中在日本，首要是日本的东洋铝业和日立金属等。

三、一些特别集流体

特别集流体首要是针对特别需求功能的锂电池，或许是未为了开发更高功能资料的集流体。前段时间有相关专家提出“无负极电池”，其实便是设想负极铜箔被金属锂代替，而且锂层很薄;一起，也有专家提出用廉价铁代替价格较高的铜。可是这些信息发布后很快就遭到质疑：从锂层、铁箔资料自身来看，功能方面满意不了锂电池说需求的高功能，从制作工序和设备来看，很难满意出产，最终的成本问题也根本很难处理。

而也有研制团队不用其他资料代替负极基材铜箔，而是从铜箔自身动身，对其进行相应的处理，来改进功能，优化锂电池的功能。从最直观的便是跟铜箔供货商合作开发高强度高延伸率的铜箔，以及开发更薄的铜箔，来提高电池能量密度;另外，便是选用铜网来提高电池能量密度。

关于铝箔，首要是对现有铝箔进行外表处理，比方粗化处理，清洁处理，或许在铝箔外表涂上导电碳。最近研究较多的是涂炭铝箔，在正常铝箔外表涂上一层很薄的导电碳，来优化电池功能。